一、守法飞行器带来的应战

  近年来,民用无人飞行器技术日渐成熟,在使用越来越普遍的同时,由民用无人飞行器引发的控制事故与相关平安成绩日益常态化,民用无人飞行器在具有许多无益使用前景的同时,也能够被越来越多的歹意运用。

  随着我国经济社会的迅速开展,诸如信息网、电力网、核电站、动力基地、交通枢纽、大型水利设备、政府机关等重要场所的数量不时增多,散布也越来越广,平安防护面临的环境复杂、状况多变;此外,中国经济实力剧增,对内政往日益扩展,大型活动越来越多,并出现出规模大、规格高的特点,且往往在人口密度大、修建物密度高的政治、经济中心举行,由于重要设备和大型活动周边的修建环境、电磁环境、气候环境、交通环境十分复杂,因而,防备、处置以多旋翼无人机为主的无人机目的肇事和恐惧袭击的义务将非常艰难。

  综合来看,合法无人机能够会对维护大众平安和正常消费生活次序构成潜在与理想的要挟,次要分为三个方面:

1、 空中的“偷窥者”

  无人机的飞行高度,逾越了绝大少数妨碍物,可以轻松地对高墙大院内的关键部门部位停止拍照摄像。无人机拥有绝对齐备的摄像波动技术、飞行记载零碎、影像实时回传零碎,兼具定点巡航拍摄、跟随拍摄、盘绕拍摄等功用,无须改装即可用于保密活动。

(无人机“偷窥”)

2、风险的“直达站”

  由于严重活动现场或重要设备四周的空中安保紧密,防控手腕到位,因而不法分子能够经过无人机搭载爆炸物、生物毒剂、放射性物质或合法宣传物向场内投掷。应用GPS导航技术,即便在乌黑的夜间,无人机也能越过目的地的围墙、栅栏,在丝毫不惊扰警卫人员和报警设备的状况下,将无害物品精确地投送到指定地点。针对委内瑞拉总统的无人机炸弹给了社会一个极大的警醒!

(无人机“恐袭”)

3、不可控风险

  一些航模或许航拍喜好者,甚至是普通百姓,出于文娱、猎奇或有意,将无人机飞到活动现场或重要区域上空,几年来在一些敏感区域,如民航机场、监狱码头、重要的物资仓库、重要机关、会议现场等等,都有因微型无人机闯入而形成的混乱景象,甚至形成严重的损失(例如前几年各地民航机场禁空区的黑飞成绩)。

  同时,除了无人机合法闯入本身的风险,在这些关键场所,由DIY无人机本身质量太差以及操控缘由能够招致发作空中碰撞、坠落、着火、爆炸等事故,也会构成极大的风险隐患。

  所以,关于这类低慢小无人机的防备或许说叫做反制零碎,也就应运而生。


二、无人机反制零碎的次要技术引见

  关于低慢小无人机的反制零碎,次要有侦测和反制两大局部。其中,关于侦测来说,又有频谱侦测型和雷达侦测型两类技术体制。而关于反制技术,技术体制就更多了,例如,压制搅扰型,诈骗搅扰型,物理击毁型,直接抓捕型,等等。但是,不论哪种体制,都会涵盖压制和诈骗搅扰,由于关于低慢小无人机来说,采用无线电压制和诈骗搅扰是最疾速无效且本钱最低的技术手腕。下文将关于上述的各种技术做个复杂引见。

1. 压制式无线电搅扰

  如上所说,关于“低慢小”无人机来说,压制式无线电搅扰也许是最直接无效且本钱最低的反制方式。压制式反制实践上就是关于合法无人机的遥控链路、信息传输链路和GPS导航信号停止无线电压制搅扰,让合法无人机在一定的区域内成为瞎子、聋子和哑巴。即便有无人机惯导的作用,也只能维持很短工夫的原始姿势,无法依照操控者的愿望持续运动。


  通常来说,消费类低慢小无人机的无线数据链大约有2-3个常用的频段,辨别是2.4GHZ、5.8GHz和915MHZ,这三个频段往往是消费类合法无人机的次要频段。关于专业型无人机,我国工信部规则的无人机数据链专业频段为845MHZ和1.4GHZ。普通来说,由于我国的专业无人机往往是政府部门甚至是执法部门运用,处于严厉受控形态,合法运用的概率很低,再加上这两个公用频段的无线数据链产品产量低且价钱高,普通的消费类无人机很少采用这两个频段,所以,普通的反制搅扰器次要集中在2.4GHZ、5.8GHz和915MHZ三个频段。


  除了无线数据链,无人机还有一个重要的频点,就是用于导航的“卫星导航信号频点”!目前,无人机常用的卫星导航体制有三种,即美国的GPS,俄罗斯的GLONASS和中国的BD。目前的少数卫星导航芯片,都是兼容这三种体制的,而且,主流的芯片技术是采用这其中的2种或许全部三种体制的交融算法。这三种体制的频点如下:

  GLONASS频率表:

  从原理下去说,只需无线电压制信号的幅度足够强,且频率可以掩盖以上的卫星导航频点,那么,无人机就会得到自动导航的的才能。

  从以上剖析可以看出,压制式无人机反制并没有什么技术难度,由于通讯数据链和导航信号的频点都是地下的,只需制造一个频点相反且幅度足够强的哪怕是噪声信号,都可以起到压制的效果。复杂说,这种反制是最为复杂、粗犷且没有技术含量的方案!但是这种方案复杂却无效。

  当然,除了消费类的低慢小零碎以外,关于一些专业类无人机,甚至是军用类的无人机,这种复杂的压制手腕也是无效的,但是关于发射功率的要求就更高了。这里暂时不做讨论。

2. 诈骗式无人机搅扰零碎

  绝对于复杂的压制式搅扰反制零碎,诈骗式或许叫做诱导式反制零碎,就具有更高的技术含量。诈骗式反制由数据链诈骗和导航信号诈骗两大局部构成。

  数据链诈骗的难度比拟高,首先,我们必需完成侦测到目的无人机的数据链并且停止解析,假如可以破解整个数据链的频率、带宽、调制方式和通讯协议等等一切参数,这就意味着我们可以关于合法入侵的无人机可以完成完全的接收!这项任务的难度比拟大,关于跳频通讯和采用不同加解密技术的数据链来说,相当困难!假如关于市场上已知的各式各样无人机都完成基于数据链破解技术的反制,任务量和难度简直是不能够的。即便是针关于某一款无人机破解成功,假如厂家调整数据链的技术体制和加密方式,一切任务又要重来一遍!基于数据链破解技术的反制零碎,往往被军方所采用,即针对中央的某一款特定型号的军用无人机停止研讨破解,并接收捕捉。伊朗屡次捕捉美军的RQ47无人机,采用的就是这种技术道路。

  关于卫星导航信号的诈骗是搅扰,次要是针对GPS/GLONASS/BD的导航零碎,发射虚伪的卫星导航信号。假如虚伪的卫星导航信号功率远远高于真正的GPS导航信号,那么,无人机就会依照虚伪的导航信号来飞行,直到飞出受维护的区域,并自行下降或许坠毁,完成关于关键区域的维护的目的。导航信号的频点、格式绝对固定,甚至是通明的,所以,应用发射虚伪卫星导航信号施行的反制,比数据链接收的技术愈加复杂。假如应用虚伪导航信号可以关于合法无人机停止诱导下降并完满抓捕的话,关于今后的破案取证愈加无效。这个技术体制,比粗犷的将无人机搅扰,并使其下降和坠毁更有技术含量。

  当然,最好的技术方案是,既能接收数据链,又能释放虚伪的导航信号,关于无人机停止完满抓捕并未破案提供佐证!但是,在民用范畴,各种反制手腕的经济性也很重要,假如花了很大的人力物力,仅仅是为了一架几千元或许几万元的“低慢小”,似乎不值得;而假如是可以完满缴获一架美国的RQ47(向伊朗那样),或许以色列的苍鹭系列,意义就十分严重了。

3. 物理式反制

  物理式反制零碎,说白了,就是直接击毁或许抓捕!

  关于国度与友好国度之间的无人机反制,假如对方侵入领空,被侵入一方既有权利停止谴责,也有权强迫击落,比方直接导弹击落等等。

  关于“低慢小”来说,假如用导弹击落就太不划算了!国际国际已经报道很多采用激光击落的实验,笔者以为,激光击落将是一个重要的开展方向。


  凑合“低慢小”还有一种低本钱方案,就是用规格更大的无人机,来抓捕较小的无人机。比方,有引见用无人机携带网枪放射网的方法,关于“低慢小”目的停止抓捕。依照目前的技术,这类抓捕仅仅限于对微型多旋翼无人机的抓捕。关于“低慢小”固定翼无人机来说,由于其速度较快,很难网捕。


三、 无人机侦测技术引见

  关于无人机的实时侦测技术,目前大约也分为两种技术道路:一种是自动式雷达探测技术;二是主动式的机遇频谱剖析的侦测技术。

1. 基于雷达零碎的侦测技术

  雷达的原理是二次世界大战就曾经成熟的技术。近年来,雷达技术的开展日新月异,随着高速计算机技术的疾速开展,各种新型雷达层出不穷,如相控阵雷达、脉冲多普勒雷达、激光雷达、SAR雷达等等。雷达技术的疾速开展,使得使用范围也越来越广,使用的推行有反过去使得雷达的本钱大大降低,几远亲民。从晚期的海上导航雷达,到如今的各种无人车、无人船和无人机等等的探测和避障雷达,再到各种安防行业的防盗报警雷达。雷达的使用曾经浸透到国民经济的各行各业。

  关于无人机的雷达探测,次要成绩是要处理城市环境下的修建物反射和电磁搅扰的成绩。“低慢小”无人机次要的能够呈现场景是城市环境,城市环境高楼林立,关于雷达信号的各种反射会影响到真正的目的信号,因而,能否采取不同的算法剔除这些搅扰将直接影响探测雷达的实践效果。所以说,我们随意把对海对空的远间隔军用雷达,直接用于低慢小侦测,不一定无效,次要就是环境的成绩。但是,雷达侦测关于低慢小来说,一定是个最为经典和无效的手腕。


  多普勒频移的公式如下:

  雷达侦测技术次要的实际根底是多普勒频移原理,就是说,雷达收回的反射信号打到运动目的上,目的反射回来的电磁波信号会发作多普勒频移,雷达天线检测到这个频移,反推出运动速度和方向,构成轨迹在屏幕上显示出来。

  综上所述,可以看出雷达探测零碎的两个成绩:一个是关于环境中受风吹的树木,会形成一定的误报概率;另一个是,假如低慢小目的悬停在空中运动不动,雷达就检测不到---误报和生效的成绩!

2. 主动式频谱剖析侦测技术

  主动式频谱侦测,望文生义,就是侦测设备本人不发射电磁信号,而只是承受空中“低慢小”无人机收回的信号。频谱侦测技术也有两种技术方案:一种是针对无人机辐射频谱的侦测,我们姑且称之为“辐射频谱侦测技术”;另一种是,侦测无人机关于其他信号(例如城市的数字电视信号)的反射或许散射信号,我们姑且称之为“散射频谱侦测技术”。

  首先,我们讨论辐射频谱侦测技术。无人机受空中人员操控,一定会发射出无线信号。那么,侦测设备收到这些信号当前,关于这些设备的无线电信号停止剖析,将这些信号跟后台数据库里事后存储的信号停止比对,假如这个信号契合数据库外面某一个无人机型号的特征,就确认这个信号就是某某型号的无人机。然后,后台计算机告诉搅扰器施放搅扰,到达反制的目的。主动型辐射频谱侦测技术存在几个成绩如下:

  1)必需事前对市场上的各种无人机无线数据链信号停止采样并存储,关于数据库没有的型号,就会呈现脱漏。例如,目前DJI公司的无人机在市场上占有份额很大,其信号特征也很明白,普通不会有成绩。但是关于一些不法分子的自行攒机(如委内瑞拉无人机炸弹),你不能够事前晓得他的数据链特征,就能干为力了。

  2)频谱侦测设备的灵敏度普通比拟高,无人机的辐射经过修建物反射当前形成的多径效应会影响关于目的数量和坐标的精确性。

  3)频谱侦测零碎必需架设多个接纳点(3个以上)才干精确探测出目的的间隔和方位。

  4)由于消费类无人机运用的频段少数是ISM(工业、科研和医用)自在频段,而社会上的各种通讯设备如手机等等也是运用这类频段。这样,误判的时机就比拟多了。

  但是,主动式辐射频谱侦测技术最大的优势也很突出:

  1)一个是自身没有辐射,不会形成关于电磁环境的净化;

  2)二是天线可以大一些,灵敏度会大大高于雷达体制,也就是探测间隔往往比雷达体制更远。

  3)第三个优点,就是可以依据数据库比对,确定入侵无人机的产品型号。

  关于散射型侦测技术,绝对来说,确定性更强一些,不需求事前树立无人机样品数据库,应用宽带接纳机,只需事前晓得外地的电视频道,选一个信号幅度最强的即可。这种技术介于雷达探测和辐射频谱探测之间,兼具两者优点,又兼具两者缺陷。次要优点有两个:

  1)没有辐射,相似于“辐射频谱侦测技术”。

  2)不受外界ISM频段的搅扰,这个优点相似于雷达侦测技术。

  3)这个技术比辐射型侦测和雷达型侦测都具有更远的探测间隔!

  这个技术也有一个致命的缺陷,假如电视信号停播,或许电视信号改频道了,就彻底生效了!


四、 无人机自动反制零碎组合

  无人机自动反制零碎关于重要场所、重要会议安保至关重要,但是,无人机反制零碎怎样才干真正发扬作用,这是一个需求仔细讨论的课题,应该针对不同的使用场景,例如不同的场所和不同的侵入对象,做不同的配置。

  一类是关于一些暂时性商业会议现场的安保警卫义务,防备对象为航拍专业喜好者的状况下,复杂配置一个搅扰式反制枪,由持枪警员人工戒备即可。这是由于,一方面,会议工夫不会太长,而专业航拍喜好者普通属于非歹意入侵,无非猎奇心、夸耀心促使而已,不会酿成严重结果。

  第二类是关于初级指导人的现场安保,就要配置高牢靠性的、可以挪动设防的无人机反制零碎,确保万无一失。这类零碎必需具有自动侦测,自动报警和自动反制才能。

  第三类是关于固定的重要场所,例如,重要的国度机关,重要的库房(粮库、油库、弹药库等等)重地,重要的监狱等等,由于需求临时防备,就必需配备固定式全方位的无人机侦测、报警和反制一体化的全自动反制零碎。

  全自动无人机反制零碎,应该包括全自动侦测、全自动报警和全自动处置的全部零碎。自动侦测零碎(雷达式和频谱式)发现目的当前,立刻声光报警给值班人员,同时将热备份中的反制搅扰零碎(压制式和诈骗式)天线对准目的,这是,分为两个选择,一个是天线对准目的当前,立刻自动开启搅扰安装,关于合法无人机的数据链和卫星导航信号停止施放搅扰(压制式或诈骗式),直接将合法无人机在受维护区域外停止迫降或许坠毁。

  另一个选择是,添加人为判别的环节,经过光学或许热成像摄像机,值班人员察看并且确认目的当前,再开启搅扰压制。

  最初一个选择是,将取证无人机飞抵目的上空,停止取证拍摄,争取经过关于空中拍照,可以找到合法操控者的证据(迫降或许坠毁的无人机型号、操控手的图片等等)。

  总之,关于这类零碎的评价应该集中在“零碎牢靠,智能化水平高,反制无效,取证成功率高”这四个方面。


五、 无人机反制零碎的次要技术目标

  雷达或频谱探测间隔:1-5Km

  间隔探测精度:小于5米

  侦测角度掩盖:180°-360°

  搅扰压制间隔:1-5Km


六、 无人机反制零碎选型的留意事项

1.侦测间隔和搅扰间隔的合理选择

  在这些根本参数中,“搅扰压制间隔”一项,准绳上可以考添加发射功率来进步,但是这样做能够会惹起别的成绩,即电磁净化成绩。尤其是关于GPS/BD的搅扰,会影响到四周正常GPS用户的权益,例如能够会搅扰到手机基站,甚至远处的机场导航等等。目前,我们国度关于无人机反制器的输入功率没有明白的质量规范或许规则,很多厂家是从反制器无效性的角度来恣意加大发射功率,这是不迷信的。建议反制器厂家应该尽能够减小发射功率,而添加发射天线的增益,使得能量更集中对准目的以便进步作用间隔。应该根绝运用全向天线辐射,恣意加大功率的做法。这方面,树立相关技术规范是十分必要的。

  关于“低慢小”的侦测雷达作用间隔,也应该采用量体裁衣的做法,不应该“杀鸡用牛刀”,恣意选用大功率雷达,也会形成环境净化。比方500m×500m的防护区域,用作用间隔和搅扰间隔大于1000m的零碎就足够了,不用要配置2KM以上间隔的反制零碎。实际上讲,假如将搅扰器的间隔进步一倍,发射功率必需进步4倍才行。高功率及增高了本钱,也加大了关于四周环境的净化!

2.侦测体制的合理选择

  下面曾经引见过不同侦测体制的原理,依据任务原理、实践运用环境和防备对象,我们根本上可以做出合理的选择:

  1)比方,我们的防备目的就是相似于DJI的惯例航模,防备区域为城市内的某体育馆演唱会,这种状况下,配几把反制枪就足够了。

  2)假如是重要场所,如监狱、油库或许弹药及危化仓库,需求24小时警戒,就需求配置带有雷达侦测技术(不应采用频谱侦测)的全自动反制零碎。这类场所的设备作用间隔在1km左右就足够了(城市环境下,由于修建物关于地形的影响,间隔远了也无法发扬作用)。

  3)在偏僻地域的重要目的防备,可以购置频谱式侦测(辐射型和散射型),加上全自动搅扰零碎。作用间隔尽能够远一些,比方3-5KM以上的作用间隔。空阔地域,频谱侦测间隔远的优势才可以发扬出来。

  4)关于边地步区的友好国度的无人机骚扰,为了不惹起内政纠纷,最好的方案是将对方的无人机,经过频谱侦测、破解等技术手腕,诱导到我国的境内迫降。

  5)假如是关于重要指导人的安保的无人机反制,反制目的是“歹意攒机无人机”的话,建议选择全自动雷达侦测、搅扰,并配置无效的物理摧毁安装!确保万无一失。

  留意,这种使用场所,建议不能选用频谱型侦测设备,由于恐惧分子绝不会让你事前晓得他的无人机频谱参数并录入数据库!

  6)关于边地步区的友好国度的无人机骚扰,为了不惹起内政纠纷,最好的方案是将对方的无人机,经过频谱侦测、破解等技术手腕,诱导到我国的境内迫降。

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